CN100567533C - 无铅铜合金 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铜合金，尤其是一种无铅易切削铜合金。由55.0-89%Cu、3.0-45%Zn、0.1-10%Sn、0.1-2.0%Ni、0-5.0%Si、0.1-5.0%Bi、0.1-3.0%Se、0.01-1.0%Al、0.05-0.15%P、0.01%-0.5%RE组成。RE、铋、硒、磷分别以稀土铜、铜铋、铜硒、磷铜中间合金或者分别以铋硒、磷铜合金加入。本发明可以消除铅在生产和使用及回收利用过程中对环境和人体的危害；具有良好的切削性能、力学性能和热加工性能；流动性能好，具有良好的铸造性能，热裂趋向小；生产工艺简单，可以在现有铅黄铜的生产设备上制备；铋、硒、稀土含量低，不会增加太多生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种铜合金，尤其是一种无铅铜合金。
背景技术
黄铜被应用于机械制造、电器元件、建材和公共卫生工程等技术领域，为了使其获得良好的力学性能和切削性能，往往在铅铜合金加入铅。如目前供水用的铜合金管件一般用C84400与C83600铜合金铸造而成，然而C84400铜合金含铅量为7％，C83600含铅量也达5％。这两种含铅铜合金铸造管件在供水系统使用时，管件中的铅会部分溶解于水中，据科学测定水中的铅含量能达50ppm以上。随着人们环境保护和健康意识的日益提高，无铅且易切削铜合金已越来越被人们所关注，2000年美国环境保护局专门针对饮用水中的铅含量做了限定，要求饮用水铅含量必须从原来的50ppm降低到15ppm。
目前国外如美国、德国、日本也有发明了不含铅的黄铜合金。如美国的C89510、C89520、C89530等，但由于该类合金铋、硒含量较高，所以制造成本较高。本发明采用硅代替部分铋、硒，从而降低了铋、硒的使用量，较低了合金的制造成本；而且又能改善只加无铅含硅铜合金切削性能差的缺陷；添加稀土元素以进一步改善合金的综合性能。
发明内容
为了克服现有铜合金中重金属铅引发的对环境和人体健康的危害，本发明提供一种即不影响黄铜合金力学性能和切削加工性能，又更加符合环境保护和人们健康的无铅铜合金。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无铅铜合金，其特征在于由55.0-89％Cu、3.0-45％ Zn、0.1-10％ Sn、0.1-2.0％ Ni、0-5.0％Si、0.1-5.0％ Bi、0.1-3.0％ Se、0.01-1.0％ Al、0.05-0.15％ P、0.001％-0.5％RE组成。
根据上述的无铅铜合金，其特征在于由80.0.0-89％ Cu、3.0-8.0％Zn、0.1-10％ Sn、0.1-2.0％ Ni、0-5.0％ Si、0.1-5.0％ Bi、0.1-3.0％ Se、0.01-1.0％ Al、0.05-0.15％ P、0.01％-0.5％RE组成。
根据上述的无铅铜合金，其特征在于由55.0.0-70.0％ Cu、30.0-45.0％ Zn、0.1-10％ Sn、0.1-2.0％ Ni、0-5.0％ Si、0.1-5.0％ Bi、0.1-3.0％ Se、0.01-1.0％ Al、0.05-0.15％ P、0.01％-0.5％RE组成。
根据权利要求1、2或3所述的无铅铜合金，其特征在于稀土、铋、硒和磷分别以稀土铜、铜铋、铜硒和磷铜中间合金的形式加入，采用铸造、冲压、轧制、挤压和/或拉拔以及机加工制备各种产品。
本发明的有益效果是：可以消除铅在生产和使用及回收利用过程中对环境和人体的危害；具有良好的切削性能、力学性能和热加工性能；流动性能好，具有良好的铸造性能，热裂趋向小；生产工艺简单，可以在现有铅黄铜的生产设备上制备；铋、硒、稀土含量低，不会增加太多生产成本。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1
利用中频感应炉，在铜熔体中，按成分配比和加料顺序，加入镍、硅、铝、锡、锌、磷铜中间合金、铜铋中间合金、铜硒中间合金、稀土铜中间合金，搅拌均匀后，浇铸成Φ80×185mm合金锭。其各成分按重量百分比计分别为：50.0％ Cu、36.0％ Zn、6.0％ Sn、0.1％ Ni、0.2％ Si、0.2％ Bi、0.1％ Se、0.05％ Al、0.1％ P、0.01％RE，其余为不可避免杂质。
采用上述生产工艺生产的无铅铜合金挤压并拉制成圆棒后的力学性能为：
| 延伸率(％) | 抗拉强度(Mpa) | 屈服强度(Mpa) | 端面收缩率(％) | 硬度(HB) |
| 15.0 | 600.0 | 550.0 | 38.0 | 120.0 |
其他性能指标如下：
1、热加工性能：与日本C3771牌号相当；
2、切削性能：与HPb59-1相当；
3、耐腐蚀性能：与HPb59-1相当；
4、应力试验：达到国家标准。
实施例2
利用中频感应炉，在铜熔体中，按成分配比和加料顺序，加入镍、硅、铝、锡、锌、磷铜中间合金、铜铋中间合金、铜硒中间合金稀土铜中间合金，搅拌均匀后，用砂模铸造成自来水表外壳。其各成分按重量百分比计分别为：82.5％ Cu、3.0％ Zn、6.0％ Sn、0.1％ Ni、0.2％ Si、0.2％ Bi、0.1％ Se、0.05％ Al、0.1％ P、0.5％RE，其余为不可避免杂质。
铸态时该合金的力学性能为：
| 延伸率(％) | 抗拉强度(Mpa) | 屈服强度(Mpa) | 硬度(HB) |
| 9.5 | 225.0 | 192.0 | 75 |
实验证明该合金流动性能好；具有良好的切削性能，切削性能与H59-1相当；缩松少，大约只占体积的0.4％；与含铅黄铜H59-1相比，硒铋铜热裂趋向要小。
Claims (4)
1、一种无铅铜合金，其特征在于由55.0-89％Cu、3.0-45％Zn、0.1-10％Sn、0.1-2.0％Ni、0-5.0％Si、0.1-5.0％Bi、0.1-3.0％Se、0.01-1.0％Al、0.05-0.15％P、0.01％-0.5％RE组成。
2、根据权利要求1所述的无铅铜合金，其特征在于由80.0.0-89％Cu、3.0-8.0％Zn、0.1-10％Sn、0.1-2.0％Ni、0-5.0％Si、0.1-5.0％Bi、0.1-3.0％Se、0.01-1.0％Al、0.05-0.15％P、0.01％-0.5％RE组成。
3、根据权利要求1所述的无铅铜合金，其特征在于由55.0.0-70.0％Cu、30.0-45.0％Zn、0.1-10％Sn、0.1-2.0％Ni、0-5.0％Si、0.1-5.0％Bi、0.1-3.0％Se、0.01-1.0％Al、0.05-0.15％P、0.01％-0.5％RE组成。
4、根据权利要求1、2或3所述的无铅铜合金，其特征在于稀土、铋、硒和磷分别以稀土铜、铜铋、铜硒和磷铜中间合金的形式加入，采用铸造、冲压、轧制、挤压和/或拉拔以及机加工制备各种产品。
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